По мере того как возобновляемые источники энергии, такие как ветер и солнце, продолжают набирать популярность, возникнет потребность в творческих решениях, когда дело доходит до хранения энергии из источников, которые по своей природе являются непостоянными. Одно из возможных решений, батарея с расплавленной солью, которая предлагает преимущества, которых нет у литиевых батарей, но также имеет свои недостатки, которые нужно устранить.
Ученые из Sandia National Laboratories придумали новую конструкцию, которая устраняет ряд недостатков, и продемонстрировали работающую батарею с расплавленной солью, которую можно построить гораздо дешевле, при этом сохраняя больше энергии, чем доступные в настоящее время версии.
Хранение большого количества энергии дешевым и эффективным способом - вот основная задача, когда дело доходит до снабжения целых городов возобновляемой энергией, и, несмотря на ее многочисленные достоинства, именно здесь дорогая технология литиевых батарей не справляется.
Батареи с расплавленными солями представляют собой более экономичное решение, в которых используются электроды, поддерживаемые в расплавленном состоянии с помощью высоких температур. Над этим работают ученые Sandia.
«Мы работали над тем, чтобы снизить рабочую температуру расплавленных натриевых батарей до минимально возможного физического уровня», - говорит Лео Смолл, ведущий исследователь проекта. «Есть целая каскадная экономия затрат, которая сопровождается снижением температуры батареи. Вы можете использовать менее дорогие материалы. Батареям требуется меньше изоляции, а проводка, соединяющая все батареи, может быть намного тоньше».
В своей коммерческой форме эти батареи известны как натриево-серные батареи, они обычно работают при температуре от 520 до 660 ° F (от 270 до 350 ° C).
Конструкция ученых состоит из жидкого металлического натрия, который находится на противоположной стороне керамического разделительного материала по сравнению с новой жидкой смесью, состоящей из йодида натрия и хлорида галлия, которую ученые называют католитом. Когда батарея разряжает энергию, происходят химические реакции, в которых образуются ионы и электроны натрия, которые проходят через высокоселективный материал сепаратора и образуют расплавленную йодистую соль на другой стороне.
Эта натриево-серная батарея оказалась способной работать при температуре всего 230 ° F (110 ° C) и доказала свою ценность в течение восьми месяцев испытаний в лаборатории, в ходе которых она заряжалась и разряжалась более 400 раз. Кроме того, она работает при напряжении 3,6 вольт, что, по словам ученых, примерно на 40 процентов выше, чем у имеющихся в продаже аккумуляторов на расплавленной соли. Это можно приравнять к версиям с меньшим количеством ячеек и, следовательно, с более высокой плотностью энергии.
«Мы были действительно взволнованы тем, сколько энергии мы потенциально могли бы втиснуть в систему из-за нового католита, о котором мы сообщаем», - говорит автор исследования Марта Гросс. «Батареи с расплавленным натрием существуют уже несколько десятилетий, и они находятся по всему миру, но никто никогда не говорит о них. Так что возможность снизить температуру и вернуться с некоторыми цифрами и сказать: «Это действительно жизнеспособная система».
Ученые теперь работают над снижением стоимости батареи, которое может быть достигнуто за счет замены хлорида галлия, который примерно в 100 раз дороже поваренной соли. Они говорят, что до коммерциализации технологии еще 5-10 лет, но в их пользу работает безопасность батареи, которая не представляет опасности возгорания.
